Untersuchung struktureller Defekte in GaAs mit Röntgen-Kleinwinkelstreuung unter Anwendung der Streukontrastvariation

Gebhardt, R.

Book/Report

FZJ-2018-05132

Untersuchung struktureller Defekte in GaAs mit Röntgen-Kleinwinkelstreuung unter Anwendung der Streukontrastvariation

Gebhardt, R. (Corresponding author)FZJ*

1993
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek Verlag Jülich

Jülich : Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek Verlag, Berichte des Forschungszentrums Jülich 2851, 112 p. (1993)

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/19622

Report No.: Juel-2851

Abstract: In dieser Arbeit ist es erstmalig gelungen, mit Röntgen-Kleinwinkelstreuung Arsen-Ausscheidungen in Galliumarsenid nachzuweisen. Die Synchrotronstrahlung des Speicherringes DORIS III ermöglichte eine spezielle Methode der Streukontrastvariation, nämlich die Zerlegung nach Bhatia-Thornton /33/. Auf diese Weise konnten die Streubeiträge aller Dichteinhomogenitäten wie Versetzungen und Oberflächenrauhigkeit von der Streuung der As-Ausscheidungen separiert werden. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit war es, den Einfluß der Oberflächenbehandlung auf die Kleinwinkelstreuung zu ermitteln. Insgesamt 20 Proben undotierten Galluimarsenids wurden auf die Anwesenheit von As-Ausscheidungen untersucht. Dabei kamen sowohl LEC- und HBr-Proben des Herstellers Sumitomo als auch eine LEC-Probe von Wacker zum Einsatz. Die LEC-Proben von Sumitomo sind unter dem Aspekt unterschiedlicher thermischer Nachbehandlung untersucht worden. Die meisten von ihnen wurden fünf Stunden lang getempert und danach durch das Herausziehen aus dem Ofen schnell abgekühlt. Nur in den beiden Sumitomo-LEC-Proben, die keine eigene Temperung erfuhren, wurden Ausscheidungen nachgewiesen. Die Ausscheidungen wurden als rein arsenhaltig identifiziert. Ihr Radius beträgt etwa 200 $\mathring{A}$, die atomare Dichte des ausgeschiedenen Arsens wurde mit rund 4.1 $\cdot$ 10$^{22}$ cm$^{-3}$ festgestellt. Die ausgeschiedene Phase nimmteinen Volumenanteil von 1.6 $\cdot$ 10$^{-4}$ bzw. 3.9 $\cdot$ 10$^{-4}$ ein. In keiner Probe, die nach der Temperung schnell abgekühlt wurde, waren As-Ausscheidungen nachzuweisen. In Verbindung mit einer Stöchiometrieanalyse der jeweiligen Nachbarproben konnte der Verlauf der Soliduslinie im Phasendiagramm von GaAs eingegrenzt werden. Um den Einfluß der Oberflächenpräparation auf das Streuverhalten zu untersuchen, sind die Proben auf unterschiedliche Weise poliertworden. Dabei wurde derjenige Streubeitrag betrachtet, der nur die Streuung der reinen Dichteinhomogenitäten berücksichtigt. Alle Proben ohne chemische Politur streuten stark anisotrop mit der größten Intensität entlang der <110> -Richtungen, was auf eine facettierte Oberfläche mit {110} -Begrenzungsflächen schließen läßt. Die chemisch in einer H$_{2}$SO$_{4}$ : H$_{2}$O$_{2}$ : H$_{2}$O im Verhältnis 3 : 1 : 1 polierten Proben zeigten eine leichte Anisotropie im Streubild mit der größten Intensität entlang der <111> -Richtungen, die bei der Wahl einer Lösung im Verhältnis 5 : 1 : 1 fast völlig verschwand. Dies ist ein Effekt der Ätzcharakteristik der Politurlösung. Eine chemomechanisch polierte Probe streute ebenfalls fast isotrop. Der Beitrag der Versetzungen zur gesamten Streuung war gegenüber den anderen Streubeiträgen vernachlässigbar klein. Somit konnte die Versetzungsdichte durch die Kleinwinkelstreuung nicht bestimmt werden.

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